空調水系統(tǒng)的能耗在整個空調系統(tǒng)中占很大部分,，因此，研究空調水系統(tǒng)節(jié)能具有重要意義,。采用變頻控制技術的變頻空調，可實現(xiàn)快速,、節(jié)能和舒適的溫度控制效果。本文首先分析了空調水系統(tǒng)的組成和工作原理,，并探討了冷水變流量的節(jié)能控制,，最后使水泵工作在高效率區(qū)域的一些關鍵設計提出了建議。

通過變頻器,，根據(jù)空氣終端的需要,，可根據(jù)環(huán)境溫度自動選擇加熱、冷卻和除濕運行方式,，使居室在短時間內迅速達到所需要的溫度,，并在低轉速、能耗低,、狀態(tài)下以較小的溫差波動,，調節(jié)冷媒水泵、冷卻水泵的工作頻率,，改變系統(tǒng)中冷媒水量和冷卻水量,，以達到節(jié)能的目的。變流節(jié)能控制模式也被稱為機房空調節(jié)能控制,。本文重點探討了機房空調水循環(huán)系統(tǒng)變頻節(jié)能控制的原理分析及相關設計要點,。

1 空調水系統(tǒng)的工作原理

空調水系統(tǒng)主要設備包括：制冷機組、冷卻水泵,、冷凍水泵,、冷卻塔和風機盤管等空調末端設備?？照{水系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng),，各部件之間是相互聯(lián)系、相互影響的,。

1.1 風機盤管水系統(tǒng)

風機盤管的組成和工作原理,，風機盤管主要有風機、盤管以及空氣過濾器,、電動機,、室溫控制裝置等組成，風機常采用前向多翼離心式風機或貫流式風機,，盤管則為帶肋片的盤管式換熱器,。風機盤管的水系統(tǒng)的主要功能是輸配冷流體,，以滿足末端設備或機組的負荷要求。其配置則應具備足夠的輸送能力,，經(jīng)濟合理的選定水泵,、管材和管徑，具有良好的水力工況穩(wěn)定性,，應便于空調系統(tǒng)負荷變化時的運行調節(jié),，實現(xiàn)空調系統(tǒng)節(jié)能運行要求、并便于管理,、檢修和養(yǎng)護,。

1.2 冷水機組工作原理

當天然的冷源不能滿足空調需要時，便采用人工制冷的方式,。主要有以下幾種：

1）蒸汽壓縮式制冷

蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)的組成及工作過程：蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)主要有制冷壓縮機,、冷凝器、膨脹閥,、蒸發(fā)器四個主要設備組成,，并用管道相連接，構成一個封閉的循環(huán)系統(tǒng),。

2）吸收式制冷

吸收式制冷與蒸汽式制冷一樣,，都是利用液體在汽化時需吸收熱量這一物理特性來實現(xiàn)制冷的，不同的是蒸汽壓縮式制冷是以消耗機械能為補償,，而吸收式制冷則是以消耗熱能為補償?shù)?，使熱量從低溫熱原轉移到高溫熱源。

1.3 冷卻塔

制冷劑在冷凝器中進行冷卻凝結過程中放出的熱量,，一般通過空氣和水帶走,。以空氣為冷卻介質的冷凝器，多用于小型制冷系統(tǒng)及缺水地區(qū),。大中型制冷系統(tǒng)的冷凝器多以水為冷卻介質,。制冷裝置的冷卻回水，由冷卻塔的上部噴向塔內的填充層上,，以增大水與空氣的接觸面積及接觸時間,，被冷卻后的水從填充層流至下部集水池，通過循環(huán)水泵再送回制冷裝置循環(huán)使用,。冷卻塔頂部裝有通風機,，使空氣以一定的流速由下而上通過填料層，以加強水的蒸發(fā)冷卻效果,。

2 冷水變流量的節(jié)能控制

2.1 變流量系統(tǒng)的主要控制措施

冷水流量發(fā)生變化后,，水系統(tǒng)為了在新的流量下能達到穩(wěn)定平衡，需對管路系統(tǒng)和水泵進行調節(jié),，即調節(jié)閥門的開度和水泵的轉速,，不同的控制策略將產(chǎn)生不同的控制效果,，進而水泵的能耗情況也不相同，下面分別進行比較,。冷水系統(tǒng)變流量運行的控制模式主要有溫差控制法和壓差控制法,。

1）溫差控制法

溫度傳感器測得供回水干管上的溫差，與設定值比較,，溫差大則加大冷水泵的水流量,，溫差小則減小水流量。當負荷下降時,，流量將隨之減少,，通過溫差控制器、變頻器,，降低水泵轉速減少流量。隨著系統(tǒng)總水量減少,，使用功能相似的空調房間其末端裝置的水流量按比例減少,，適應負荷的變化，適用于系統(tǒng)較小,，房間功能比較簡單,，整體一致的能耗變化規(guī)律的情況，如在我國目前空調系統(tǒng)中運用得非常多的風機盤管系統(tǒng),。風機盤管系統(tǒng)的水路基本不控制,，或采用三通閥、電磁閥控制,，部分負荷時系統(tǒng)壓差幾乎不變,，這給壓差信號的采集造成困難，因而風機盤管系統(tǒng)采用壓差控制準確性較差,，系統(tǒng)采用最多的是溫差控制,。

2）壓差控制法

壓差控制是利用測定點壓差值的變化來控制水泵的供水量，壓力的傳遞速度較高,，因而壓差控制反應較快,，目前在冷水系統(tǒng)中采用的主要有干管定壓差。干管定壓差控制只是將溫度傳感器換成了壓力傳感器,，末端負荷減小而關小冷凍水的流量使得供回水干管上的壓差增大,，控制器將控制水泵減少水流量，保持供回水干管的壓差不變,，這樣,，對于負荷沒有變化的其它末端來說，由于干管的供回水壓差不變,，各支管的供回水壓差也是基本保持不變的（由于流量減小,，干管上的阻力損失減小,，支管上的壓差略有增大），保證了各個末端有足夠的水流量,。

2.2 變流量系統(tǒng)的原理

空調冷水系統(tǒng)的最重要的目的是為空調系統(tǒng)的各末端裝置提供能量的交換,，如何在滿足這個要求下盡量節(jié)能，在冷水系統(tǒng)的發(fā)展中在不斷完善,。在冷水系統(tǒng)的發(fā)展和完善的過程中總是不斷遇到新的問題,，如冷水溫差過小、水系統(tǒng)阻力損失過大,、管網(wǎng)水力不平衡等,，如果保持供回水的溫差不變，則冷凍水流量的需求下降,，可通過減少冷凍水的輸送量來降低水泵的能耗,，這就是變流量技術。

3 方案設計

就目前的一般的改造設計而言,，一般采用以溫度控制為主,，在機房空調系統(tǒng)改造的過程中，保持了原有的機房空調系統(tǒng),，增加了熱泵機組,、板式熱交換器、儲熱罐和熱水罐,、增加了循環(huán)泵和調節(jié)閥等設備,，還開發(fā)了一種具有通用功能的變頻調速智能控制節(jié)能工作站。

1）對冷凍水泵的控制

冷凍水泵電動機應采用軟啟動,。冷凍水泵電動機啟動頻率系統(tǒng)設定為45Hz,。為保護空調系統(tǒng)的安全運行，冷溫水系統(tǒng)最低運行頻率設定值為30Hz,。

在溫差調節(jié)器上設定上限報警輸出信號,，當末端負荷突變，溫差達到5℃時,，將頻率直接切換到45Hz,。使水泵輸出加大到最大流量，以提高負載的跟蹤速度,。冷凍水泵啟動后,，按智能控制器輸出的控制參數(shù)值，調節(jié)冷凍水泵變頻器的運行頻率,，控制冷凍水泵的轉速,，動態(tài)調節(jié)冷凍水的流量，使冷凍水的供回水溫度逼近智能控制器給定的最優(yōu)值。夏天：冷凍水額定供水溫度為7℃,，額定回水溫度為12℃,，溫差△T=5℃；冬天：冷溫水供水溫度為50℃,，回水溫度為45℃,，溫差△T=5℃。

2）對冷卻水泵的控制

冷卻水泵啟動后,，按智能控制器輸出的控制參數(shù)值調節(jié)冷卻水泵變頻器的運行頻率,，控制冷卻水泵的轉速，動態(tài)調節(jié)冷卻水的流量,，使冷卻水的進,、出水溫度逼近智能控制器給定的最優(yōu)值。

3）對冷卻塔風機的控制

當風機啟動后,，在冷卻塔風機頻率設定高限值45Hz 保持運行30min后,，系統(tǒng)根據(jù)空調主機冷卻水進出水溫度傳感器的輸入值變頻調節(jié)風機轉速，使冷卻水進水溫度逼近設定值,，從而保證機房空調主機隨時處于最佳運行狀態(tài),。以實現(xiàn)冷卻塔風機和空調主機在最佳工況下的節(jié)能運行。

4 結語

論文對機房空調系統(tǒng)變頻調速技術進行了理論分析,，通過對機房空調系統(tǒng)的節(jié)能措施的研究，可以避免不合理的低效用能,，降低了空調系統(tǒng)的能耗,，提高了能源的利用率。

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